[发明专利]过程控制系统中的虚拟化实时I/O

说明书

多用途动态模拟和运行时控制平台包括与物理过程环境耦合的虚拟过程环境，虚拟和物理过程环境的组件/节点协作以动态执行工业过程工厂的运行时过程控制和/或其模拟。虚拟组件可以包括虚拟运行时节点和/或模拟节点。MPDSC包括I/O交换机，其例如通过使用发布/订阅机制在虚拟节点和/或物理节点之间传递I/O数据，从而虚拟化物理I/O过程数据传递。由I/O交换机服务的节点可以包括相应的组件行为模块，这些组件行为模块不知道它们是否在虚拟或物理节点上被利用。模拟可以实时甚至结合工厂的运行时操作进行，和/或模拟可以根据需要进行操作(速度、数值、管理等)。该平台同时支持模拟和运行时操作以及它们之间的交互/交集。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月10日提交的、名称为“Industrial Control SystemArchitecture for Real-Time Simulation and Control”的美国临时专利申请号62/859,508的优先权和申请日的权益，该美国临时申请的全部公开内容在此通过引用明确地并入本文。

技术领域

本专利申请总体上涉及工业和过程控制系统，更具体地，涉及使用虚拟化的部件来提供过程控制和/或运行时实际过程控制的模拟的工业控制系统。

背景技术

过程或工业控制系统(像在化学、石油或其他工业过程工厂中用于从材料生产物理产品的过程或工业控制系统)通常包括一个或多个过程控制器，该过程控制器经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线、或者经由无线通信链路或网络通信地耦合到一个或多个现场设备。可以是例如阀、阀定位器、开关、以及变送器(例如，温度、压力、液位和流率传感器)的现场设备位于过程环境内，并且通常执行物理或过程控制功能(例如，打开或关闭阀、测量过程参数等)，以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备(诸如，符合熟知的现场总线协议的现场设备)还可以执行控制计算、报警功能、以及通常在控制器内实现的其他控制功能。可以集中地定位但也可以以分布式方式位于工厂环境中的过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其他信息，并且执行控制器应用，该控制器应用例如运行不同的控制模块，不同的控制模块进行过程控制决策、基于接收到的信息生成控制信号、以及与在现场设备(诸如，和现场总线现场设备)中执行的控制模块或块进行协调。控制器中的控制模块通过通信线路或链路向现场设备发送控制信号，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作。

来自现场设备和控制器的信息通常可通过数据高速通道从控制器提供给一个或多个其他硬件设备，例如，操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库、或其他集中式管理计算设备，其通常放置在控制室中或者其他远离较恶劣的工厂环境的位置。这些硬件设备中的每个通常跨过程工厂或者跨过程工厂的一部分集中。这些硬件设备执行应用，该应用可以例如使工程师能够配置过程的部分，或者使操作员能够执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，诸如，更改过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的警报、出于培训人员或测试过程控制软件的目的模拟过程的操作、保持和更新配置数据库等。由硬件设备、控制器、以及现场设备使用的数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径、或有线和无线通信路径的组合。